Технология сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей

Состав, структура, свойства и применение н/у и н/л сталей

К низковуглеродистым относятся стали с содержанием С≤0,24 и суммарным количеством легирующих элементов к 2.5% (5%).

Приблизительно 80% сварных изделий изготовляется из данной группы сталей.

н/у и н/л стали широко используются в машиностроении, судостроении, котлостроении, и др. Углерод определяет механические свойства этих сталей.

По качественному признаку углеродистые стали делят на две группы :

1. Стали углеродистые обычного качества
2. Стали углеродистые качественные

Стали углеродистые обычного качества (ГОСТ 380-88) : С = (0.14...0.22)%

СТ 0, СТ 1, СТ 2, СТ 3

По степени раскисления сталь изготовляют :

· кипящую (кп) (Si < 0.07%)

· полуспокойную (пс) (Si = 0.07... …012%)

· спокойную (сп) (Si = 0.12... …037%)

Углеродистые стали обычного качества делятся на три группы :

· группа А : сталь поставляют по механическим свойствам

· группа Б : сталь поставляют по химическому составу

· группа В : сталь поставляют по химическому составу и механическим свойствам

Для производства сварных конструкций сталь группы А не используют. Обычно для ответственных конструкций используют сталь группы В.

Стали углеродистые качественные (ГОСТ 1050-88) : (С < 0.24%)

05 кп, 08 кп, 08, 10 кп, 10, 15 кп, 15, 20 кп, 20

Стали для котлостроения (ГОСТ 5520-79) :

12к, 15к, 16к, 18к, 20к

Стали для судостроения (ГОСТ 5521-76) :

09Г2, 09Г2С, 10Г2С1Д, 10ХСНД, ...

Стали низколегированные (ГОСТ 19281-81) :

09Г2, 16ГС, 14ХГС, 16Г2АФ, ...

Легирующие элементы :

Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V...

По структуре н/у и н/л стали относятся к перлитным сталям.

Механические свойства :

δв<600 МПа

относительное удлинение δ=19…33%

ударная вязкость : - для н/у сталей при Т=-20°С

- для н/л сталей при Т=(-40…-70)°С

н/у и н/л стали эксплуатируются в диапазоне температур (-70…+450)°С

Свариваемость

Поры.

Поры могут вызвать :

• СО (при сваривании 08 кп, 10 кп, 20 кп, Ст3кп..., из-за выгорания углерода).

· Для предотвращения реакции выгорания углерода проволокаа должны быть с раскислителями (Св-08ГА, Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-10Г2).

· N₂ (может попадаться в сварочную ванную из воздуха при не надежной защите).

· Н₂ (Влага (н₂о) может быть: на электродах, флюсе, в баллоне с СО₂. Также источником водорода является ржавчина ( ), маслило (углеводные С_nH_m), что могут быть присутствуют в зоне сварки).

Изменение растворимости газов в зависимости от температуры:

Способы предотвращения образования пор :

1) Металлургические (H+F ® HF­; Н+О ® ОН­).

2) Технологические (тщательная очистка кромок от ржавчины, смазочных масел, краски).

3) Надежная защита зоны сварки от азота.

4) Прожаривание электродов, флюсов.

5) Уменьшение скорости сварки, (чтобы газы успели выделиться).

Горячие трещины.

Образовываются при

При образовании легкоплавкой эвтектики Fe (T_{пл Fe} < T_{пл Стали}) возникают жидкие прослойки, способствующие образованию горячих трещин.

Для предотвращения образования горячих трещин вводят Mn, который связывает S в более тугоплавкий сульфид (Mn+S→Mn) и жидкие прослойки не образовываются.

Для н/у сталей, которые содержат углерод по верхней границе (больше 0.20%), при сваривании угловых и корневых швов, особенно с повышенным зазором – возможно образование горячих трещин из-за узкой, глубокой формы провара, с коэффициентом формы проплавления ψ_п=e/h=0.8…1,2

Для предотвращения горячим трещинам коэффициент формы проплавления должен быть : ψ_п≥1,3

Склонность материала к образованию горячих трещин можно определить по эмпирической формуле :

вызывают образование горячих трещин

( предотвращают образование горячих трещин

Если HCR > 0.004 – это горячие трещины будут возникать.